79. Загальна характеристика бактерій

Урок №79. Загальна характеристика бактерій

---

1. Пізнання світу природи засобами наукового дослідження:

2. Опрацювання, систематизація та представлення інформації природничого змісту:

3. Усвідомлення розмаїття і закономірностей природи, ролі природничих наук і техніки в житті людини; відповідальна поведінка для сталого розвитку суспільства:

Цілі сталого розвитку: 

Які цілі сталого розвитку (у порядку пріоритетності) опрацьовуємо на уроці:

• Ціль 3: міцне здоров’я та благополуччя (розуміння ролі бактерій у здоров’ї людини).
• Ціль 15: збереження екосистем суші (роль бактерій у колообігу речовин).
• Ціль 4: Якісна освіта.

Ключові слова: бактерії, прокаріоти, клітинна стінка, автотрофи, гетеротрофи, аероби, анаероби, антибіотикорезистентність, мікрофлора, пробіотики, пребіотики.

План уроку:

1. Мотивація.
2. Теоретичний матеріал.
3. Життєва ситуація та завдання з учителем. 
4. Рефлексія.

Очікувані результати для вчителя:

Очікувані результати для учнівства:

---

Дружня порада вчителю

• Презентація з зображеннями бактерій (схеми, фото).
• Таблиці для порівняння прокаріот і еукаріот.
• Картки із зображеннями різних бактерій.

https://www.youtube.com/watch?v=kft-ibtSimM

1. На світі немає стерильних середовищ. Де б ви не знаходилися: у глибинах океанів, у гарячих джерелах чи навіть у стерильних, на перший погляд, лікарнях, — бактерії присутні скрізь. 
   Ці мікроорганізми надзвичайно витривалі та поширені. Вони здатні адаптуватися до найрізноманітніших умов. 
2. Людське тіло — це цілий світ для мільярдів бактерій, що утворюють мікробіом, яких ми не бачимо та не відчуваємо їх вагу. У людському організмі бактерій більше, ніж власних клітин (приблизно у 10 разів!).
   Але ці бактерії відіграють  важливу роль у травленні, імунній системі та навіть психічному здоров’ї.
   Do Gut Microbes Control Your Personality? | Kathleen McAuliffe | TED

3. Мікробіом кишечника в худих людей і тих, хто має зайву вагу, значно відрізняється.
   Наприклад, у людей з ожирінням частіше знаходять бактерії, які “витягують” більше калорій з їжі.
   Зараз учені досліджують, чи можна пересадити мікробіом від худої людини до людини з ожирінням, щоб допомогти їй схуднути.
   Бактерії можуть стати нашими помічниками в боротьбі із зайвою вагою! Їх варто вивчати.
   https://www.nature.com/articles/nature05414 

4. На момент винайдення у 1928 році пеніцилін, відкритий Александром Флемінгом, діяв як справжній “диво-засіб” проти багатьох бактерій, зокрема стафілококів і стрептококів, які викликали смертельні інфекції, такі як пневмонія чи сепсис. Сьогодні, через майже сто років, пеніцилін утратив свою ефективність проти багатьох бактерій, адже такі види, як золотистий стафілокок (MRSA), розвинули резистентність через мутації та неправильне використання антибіотиків.
   Що таке антибіотикорезистентність

---

10 клас. Біологія і екологія. Прокаріотичні організми: археї, бактерії. Особливості організації

Наразі науці відомі й описані лише близько 10 000–15 000 видів бактерій. Це ті, які вдалося виростити в лабораторії чи ідентифікувати за допомогою генетичного аналізу. 
Проте це лише крапля в морі, бо більшість бактерій не культивується в лабораторних умовах.

Чому так складно порахувати?

• Бактерії живуть всюди: у ґрунті, океанах, гарячих джерелах, льодовиках і навіть усередині інших організмів. Багато середовищ досі недоступні для вивчення.
• Багато видів бактерій не можна виростити в лабораторії — їх виявляють лише через ДНК-аналіз.
• Бактерії швидко еволюціонують й обмінюються генами (горизонтальне перенесення генів), що ускладнює класифікацію “виду”.

Будова бактерій:

Бактерії — це одноклітинні мікроорганізми, які належать до прокаріотів (організмів без оформленого ядра). Бактерії мають просту будову, але вона забезпечує їм високу пристосованість до різних умов. 

Розміри бактерій ~1/1000 мм, а розміри клітин еукаріотів 1/10-1/100 мм

Основні елементи будови:

• Клітинна стінка: захищає бактерію і надає їй форму.
  У більшості бактерій вона складається з пептидоглікану.
  За будовою клітинної стінки бактерії поділяють на грампозитивні (товста стінка) і грамнегативні (тонка стінка з додатковою мембраною).
• Цитоплазматична мембрана: оточує цитоплазму, регулює обмін речовин.
• Цитоплазма: містить основні речовини клітини, ферменти, рибосоми.
• Нуклеоїд: зона, де розташована кільцева молекула ДНК (генетичний матеріал бактерії).
  На відміну від еукаріотів, у бактерій немає справжнього ядра.
• Рибосоми: відповідають за синтез білків.

Додаткові структури:

• Джгутики: допомагають бактеріям рухатися.
• Пілі: короткі вирости для прикріплення до поверхонь або обміну генетичним матеріалом.
• Капсула: слизова оболонка, що захищає від висихання та імунної системи хазяїна.
• Спор: деякі бактерії утворюють спори для виживання в несприятливих умовах.

Форми бактерій

Бактерії мають різні форми, які можна спостерігати під мікроскопом:

• Коки (сферичні): наприклад, стафілококи, стрептококи.
• Палички (бацили): наприклад, кишкова паличка (Escherichia coli).
• Спіралеподібні:
  • Спірили (жорсткі спіралі).
  • Спірохети (гнучкі спіралі).
• Вібріони: зігнуті, схожі на кому (наприклад, холерний вібріон).
• Колонії бактерій можуть утворювати скупчення:
  • диплококи (по 2);
  • стрептококи (ланцюжки);
  • стафілококи (грона).

Життєдіяльність бактерій:

Живлення:
Бактерії можуть бути автотрофами (фотосинтетики та хемосинтетики) або гетеротрофами (сапротрофи, паразити).

Дихання:
Аеробні бактерії використовують кисень для дихання.
Анаеробні бактерії живуть в умовах без кисню й отримують енергію шляхом бродіння або інших безкисневих процесів.

Рух:
Бактерії можуть пересуватися за допомогою джгутиків або слизового руху.
Деякі бактерії реагують на подразники (світло, хімічні речовини) та рухаються у відповідь (таксиси).

Генетичні зміни:
Бактерії здатні до мутацій та горизонтального перенесення генів (трансформація, трансдукція, кон’югація), що сприяє їхній адаптації та еволюції.

Розмноження:
Бактерії розмножуються шляхом простого поділу клітини (бінарного поділу).
Деякі бактерії можуть утворювати спори за несприятливих умов, що дозволяє їм виживати в екстремальних умовах. 

Класифікація бактерій за методом Грама (зафарбування за Грамом) базується на відмінностях у будові клітинної стінки.
Цей метод розробив данський учений Ганс Крістіан Грам у 1884 році.
Під час фарбування використовується барвник (кристалічний віолет) та спеціальна обробка.
За результатами бактерії поділяють на дві групи:

• Грампозитивні бактерії: добре утримують барвник і фарбуються у фіолетовий колір. Мають товсту клітинну стінку (20–80 нм), яка складається переважно з пептидоглікану. Зазвичай більш чутливі до антибіотиків, таких як пеніцилін, які руйнують пептидоглікан. Приклади: стафілококи, стрептококи, бацили (наприклад, Bacillus subtilis).

• Грамнегативні бактерії: не фарбуються за Грамом. Мають тонку клітинну стінку (5–10 нм) з пептидоглікану, але зверху вкриті додатковою зовнішньою мембраною з ліпополісахаридами (ЛПС). Зовнішня мембрана робить їх менш проникними для барвників і багатьох антибіотиків, тому вони знебарвлюються при офарбленні за методом Грама (фарбуються в рожевий колір після додаткового фарбування сафраніном). Часто більш стійкі до антибіотиків через зовнішню мембрану, яка діє як бар’єр. Приклади: кишкова паличка (Escherichia coli), сальмонела (Salmonella), вібріони (Vibrio cholerae).

Значення класифікації:

• Допомагає визначити тип бактерії для діагностики інфекцій.
• Впливає на вибір антибіотиків для лікування: грамнегативні бактерії часто потребують спеціальних препаратів через їхню стійкість.

Подивіться, на які бактерії діє один із сучасних антибіотиків.

 Значення бактерій величезне, про це поговоримо наступного уроку

Що таке пробіотики і пребіотики? 

Пробіотики — це живі мікроорганізми (найчастіше бактерії, як лактобактерії чи біфідобактерії), які при потраплянні в організм у достатній кількості позитивно впливають на здоров’я, зокрема нормалізують мікрофлору кишківника.

Пребіотики — це речовини, які не перетравлюються організмом людини, але слугують «їжею» для корисних бактерій у кишківнику, стимулюючи їхній ріст і активність. Найпоширеніші пребіотики — це інулін, фруктоолігосахариди й галактоолігосахариди. Вони містяться в таких продуктах, як цибуля, часник, банани, а також можуть додаватися до спеціальних препаратів.

---

Дружня порада вчителю

Учитель заздалегідь готує агарові чашки Петрі (рецепт: розчинити 10 г желатину або агар-агару в 100 мл гарячої води з додаванням 1 ч. л. цукру, розлити в чашки, дати застигнути)

Об’єднати учнів в групи (по 3–4 особи).
Кожна група отримує 2–3 чашки для різних зразків.

Аналіз математичних моделей (або усім класом, або окремими групами залежно від наявного часу).

Практична робота: “Культивування бактерій“

Мета роботи: виявити наявність бактерій на різних поверхнях (рук, стола, олівця, монети) та спостерігати за ростом їхніх колоній.

Обладнання та матеріали:

• Агарові чашки Петрі (можна приготувати заздалегідь із желатину або агар-агару).
• Ватні палички (стерильні).
• Вода (стерильна = кип’ячена).
• Рукавички, захисні окуляри (для безпеки).
• Маркер для підпису чашок.
• Інкубатор = йогуртниця (або тепле місце, наприклад, біля батареї, температура 25–30°C).

Хід роботи:

1. Узяття зразків:
   • Учні беруть стерильну ватну паличку, змочують її в стерильній воді.
   • Одну ватну паличку проводять по поверхні (наприклад, немиті руки, стіл, дверна ручка, монета…).
   • Іншу ватну паличку залишають у повітрі на 1–2 хвилини (для збору бактерій із повітря).
   • Обережно наносять зразок на поверхню агару, проводячи паличкою зигзагоподібні рухи.
2. Маркування та інкубація:
   • Підписують чашки (наприклад, «Руки», «Монета», «Повітря»).
   • Закривають чашки й ставлять у тепле місце (25–30°C) на 24–48 годин.
3. Спостереження та аналіз (на наступному уроці):
   • Учні спостерігають за ростом колоній бактерій (не відкриваючи чашки!).
   • Записують результати: кількість колоній, їхній розмір, форма, колір.
   • Порівнюють, де бактерій виявилося найбільше.

Спостереження та облік результатів

1. Спостерігайте за ростом колоній щодня протягом 3-5 днів.
2. Записуйте у зошит зміни, які ви спостерігаєте:
   • кількість колоній;
   • розмір колоній;
   • форма колоній;
   • колір колоній;
   • фотографуйте результати щодня (за можливості).

Підрахунок колоній та аналіз результатів (дивись додаток  внизу👇). 

Аналіз математичних моделей:

1. Графік зростання кількості бактерій

Ось графік, який показує експоненційне зростання кількості бактерій. Він демонструє, як швидко збільшується популяція, якщо подвоєння відбувається кожні 2 години, починаючи з 10 бактерій.

1. Яка була початкова кількість бактерій?
2. Скільки бактерій стало через 2, 4, 6, 8, 10 та 12 годин? (за графіком)
3. Як змінюється швидкість збільшення кількості бактерій із часом?
4. Чому графік спочатку піднімається повільно, а потім стрімко зростає?
5. Уявіть, що умови для розмноження бактерій погіршилися, і вони подвоюються не кожні 2 години, а кожні 4 години. Як це вплине на графік?
6. Що станеться з графіком, якщо початкова кількість бактерій буде не 10, а 20?
7. Як би виглядав графік, якщо бактерії перестануть розмножуватися через 8 годин? (Наприклад, через відсутність поживних речовин).

2. Науковці досліджували кількість бактерій на різних поверхнях у школі

1. Яка поверхня має найбільше бактерій? Чому, на вашу думку?
2. Яка поверхня має найменше бактерій? Що може пояснити цей результат?
3. Чому шкільні парти можуть мати більше бактерій, ніж дверні ручки?
4. Чи можна зробити висновок, що всі бактерії на цих поверхнях шкідливі?
5. Як можна зменшити кількість бактерій на цих поверхнях?
6. Які засоби дезінфекції найефективніші? Чи достатньо просто мити руки?

3. Вплив температури на розмноження бактерій

1. У якому діапазоні температур бактерії розмножуються найшвидше?
   Чому, на вашу думку, це відбувається?
2. Чому при температурах 0°C та 60°C швидкість поділу дорівнює нулю? 
3. Як можна використати ці дані для зберігання продуктів, щоб зменшити ризик псування?

4. Вплив кисню на ріст бактерій

Опис експерименту:

Дві пробірки з однаковою кількістю бактерій (культура Bacillus subtilis) помістили в різні умови:

• Пробірка 1: доступ до кисню (аеробні умови).
• Пробірка 2: без доступу до кисню (анаеробні умови).
  Через 24 години порахували кількість бактерій у кожній пробірці.

Результати:

• Пробірка 1: 10 млн бактерій.
• Пробірка 2: 1 млн бактерій.

1. Як ви можете пояснити різницю в кількості бактерій у двох пробірках?
2. До якого типу за способом дихання належать ці бактерії? Обґрунтуйте.
3. Як можна використати ці дані для боротьби з патогенними бактеріями в медичних умовах?
4. Спрогнозуйте, що могло б статися, якби експеримент проводили з анаеробними бактеріями (наприклад, Clostridium).

5. Залежність швидкості бродіння від концентрації цукру

1. Визначте оптимальну концентрацію цукру для бродіння.
2. Чому при високій концентрації цукру (25%) швидкість бродіння падає (можливі відповіді: осмотичний тиск, пригнічення бактерій).

---

Завдання 1

Мама залишила дві склянки молока: одну в холодильнику (+4°C), іншу на столі при кімнатній температурі (+22°C). Через добу молоко в склянці на столі скисло, а в холодильнику залишилося свіжим.

Запитання по ситуації:

• Чому молоко при кімнатній температурі скисло швидше?
• Яку роль у цьому відіграють бактерії?
• Якби молоко залишили в морозильній камері (-18°C), що б з ним сталося?

Завдання 2

Аналіз інструкцій лікарських препаратів. Відкрийте інструкції таких антибіотиків і дайте відповіді на запитання:

• Інструкція Амоксиклав
• Інструкція Ванкомицин-Фармекс

Запитання:

• Проти яких бактерій ефективний кожен із препаратів?
• Чому Ванкоміцин вважається антибіотиком вузького спектру дії, а Амоксиклав — широкого?
• При яких захворюваннях призначають кожен препарат?
• Чи є відмінності у хворобах, які лікують цими антибіотиками?

Проаналізувати препарати Дуфалак і Симбітер — хто із них хто?:

• Інструкція Симбитер-2
• Інструкція Дуфалак

Запитання:

• Які перешкоди мають бактерії в препараті перед тим, як заселити товстий кишківник?
• Чому речовинам легше здійснити свій позитивний вплив? 

---

1. Як бактерії проникають в усі «шпарини» на землі? 
2. Яку форму можуть мати бактерії?
3. Як називається захисний шар, що оточує клітину бактерії?
4. Де знаходиться спадковий матеріал у бактерій?
5. Чим бактерії відрізняються від рослинних і тваринних клітин?
6. Як бактерії розмножуються?
7. Як бактерії отримують енергію?
8. Які бактерії можуть жити без кисню?
9. Що таке капсула в бактерій?
10. Як бактерії можуть виживати в несприятливих умовах?
11. Які структури допомагають бактеріям рухатися?
12. Чим відрізняються грампозитивні та грамнегативні бактерії?
13. Який процес дозволяє бактеріям обмінюватися генетичним матеріалом?
14. Що таке плазміда?
15. Який організм більший вірус чи бактерія? Бактерія чи рослинна клітина? 
16. Підпишіть складники бактерії.

Оцініть свій настрій, обравши відповідну бактерію:

---

1. Заповніть порівняльну таблицю:

Складник клітини	бактеріальна клітина	рослинна клітина	тваринна клітина
Чи є мембрана
Чи є ДНК
Чи є ядро
Чи є немембранні органели
Чи є надмембранний комплекс
Чи є запасні речовини в клітині

2. Розпишіть, як можна захистити від бактерій нашу їжу.
3. Дізнатися про одну корисну та одну шкідливу бактерію, записати їхні назви та функції.
4. Провести дослідження про роль бактерій у певній екосистемі.
5. Чи варто заборонити антибактеріальні засоби в побуті?

---

* Аналіз результатів практичної роботи «Культивування бактерій»

На поверхні агару з’являться видимі колонії бактерій (круглі, різного кольору та розміру).
Найбільше колоній, ймовірно, буде з немитих рук або поверхонь із частим контактом (монети).

Підрахунок колоній та аналіз результатів:

1. Метод прямого підрахунку (для невеликої кількості колоній):
   • Переверніть чашку Петрі дном догори.
   • Поділіть чашку на 4 сектори маркером.
   • Підрахуйте кількість колоній в кожному секторі.
   • Сумуйте результати.
2. Метод квадратів (для великої кількості колоній):
   • Розмістіть під чашкою Петрі міліметровий папір, розділений на квадрати 1×1 см.
   • Підрахуйте колонії в 5-10 випадково вибраних квадратах.
   • Знайдіть середнє значення кількості колоній на квадрат.
   • Помножте це число на загальну кількість квадратів, що покривають площу чашки.
   • Формула: N = (S × n) / s, де:
     • N — загальна кількість колоній;
     • S — площа всієї чашки Петрі (см²).
     • n — середня кількість колоній у вибраних квадратах;
     • s — площа вибраних квадратів (см²).
3. Метод розведень (якщо попередньо були підготовлені різні розведення):
   • Виберіть чашки, де кількість колоній складає 30-300.
   • Підрахуйте колонії.
   • Помножте кількість колоній на коефіцієнт розведення.
   • КУО/мл = Кількість колоній × Фактор розведення

Представлення результатів:

1. Заповніть таблицю результатів:

Джерело зразка	Кількість колоній	Опис колоній (розмір, форма, колір)	Примітки

2. Побудуйте стовпчикову діаграму для порівняння кількості бактерій з різних джерел.
3. Зробіть фотографії чашок Петрі для презентації результатів.

Питання для аналізу та обговорення:

1. Які зразки містили найбільшу кількість бактерій? Чому?
2. Як відрізняються колонії бактерій з різних джерел?
3. Чи спостерігаєте ви різницю між кількістю бактерій до і після миття рук?
4. Які фактори можуть впливати на ріст бактерій?
5. Які заходи гігієни можуть зменшити кількість бактерій на поверхнях?

Урок №79. Загальна характеристика бактерій

---

Цілі сталого розвитку: 

Які цілі сталого розвитку (в порядку пріоритетності) опрацьовуємо на уроці:

• Ціль 3: Міцне здоров’я та благополуччя (розуміння ролі бактерій у здоров’ї людини).
• Ціль 15: Збереження екосистем суші (роль бактерій у колообігу речовин).
• Ціль 4: Якісна освіта.

Ключові слова: бактерії, прокаріоти, клітинна стінка, автотрофи, гетеротрофи, аероби, анаероби, антибіотикорезистентність, мікрофлора, пробіотики, пребіотики.

План уроку:

1. Мотивація.
2. Теоретичний матеріал.
3. Життєва ситуація та завдання з учителем. 
4. Рефлексія.

Очікувані результати для учнівства:

---

1. На світі немає стерильних середовищ. Де б ви не знаходилися: у глибинах океанів, у гарячих джерелах чи навіть у стерильних, на перший погляд, лікарнях, — бактерії присутні скрізь. 
   Ці мікроорганізми надзвичайно витривалі та поширені. Вони здатні адаптуватися до найрізноманітніших умов. 
2. Людське тіло – це цілий світ для мільярдів бактерій, які утворюють мікробіом, яких ми не бачимо та не відчуваємо їхньої ваги. У людському організмі бактерій більше, ніж власних клітин (приблизно у 10 разів!).
   Але ці бактерії відіграють важливу роль у травленні, імунній системі та навіть психічному здоров’ї.
   Do Gut Microbes Control Your Personality? | Kathleen McAuliffe | TED

3. Мікробіом кишківника в худих людей і тих, хто має зайву вагу, значно відрізняється.
   Наприклад, у людей з ожирінням частіше знаходять бактерії, які “витягують” більше калорій з їжі.
   Зараз учені досліджують, чи можна пересадити мікробіом від худої людини до людини з ожирінням, щоб допомогти їй схуднути.
   Бактерії можуть стати нашими помічниками в боротьбі із зайвою вагою! Їх варто вивчати.
   https://www.nature.com/articles/nature05414 

4. На момент винайдення в 1928 році пеніцилін, відкритий Александром Флемінгом, діяв як справжній “диво-засіб” проти багатьох бактерій, зокрема стафілококів і стрептококів, які викликали смертельні інфекції, такі як пневмонія чи сепсис. Сьогодні, через майже сто років, пеніцилін утратив свою ефективність проти багатьох бактерій, адже такі види, як золотистий стафілокок (MRSA), розвинули резистентність через мутації та неправильне використання антибіотиків.
   Що таке антибіотикорезистентність

---

10 клас. Біологія і екологія. Прокаріотичні організми: археї, бактерії. Особливості організації

Наразі науці відомі й описані близько 10 000–15 000 видів бактерій. Це ті, які вдалося виростити в лабораторії чи ідентифікувати за допомогою генетичного аналізу. 
Проте це лише крапля в морі, бо більшість бактерій не культивуються в лабораторних умовах.

Чому так складно порахувати?

• Бактерії живуть всюди: у ґрунті, океанах, гарячих джерелах, льодовиках і навіть усередині інших організмів. Багато середовищ досі недоступні для вивчення.
• Багато видів бактерій не можна виростити в лабораторії — їх виявляють лише через ДНК-аналіз.
• Бактерії швидко еволюціонують й обмінюються генами (горизонтальне перенесення генів), що ускладнює класифікацію “виду”.

Будова бактерій:

Бактерії — це одноклітинні мікроорганізми, які належать до прокаріотів (організмів без оформленого ядра). Бактерії мають просту будову, але вона забезпечує їм високу пристосованість до різних умов. 

Розміри бактерій ~1/1000 мм, а розміри клітин еукаріотів 1/10-1/100 мм.

Основні елементи будови:

• Клітинна стінка: захищає бактерію і надає їй форму.
  У більшості бактерій вона складається з пептидоглікану.
  За будовою клітинної стінки бактерії поділяють на грампозитивні (товста стінка) і грамнегативні (тонка стінка з додатковою мембраною).
• Цитоплазматична мембрана: оточує цитоплазму, регулює обмін речовин.
• Цитоплазма: містить основні речовини клітини, ферменти, рибосоми.
• Нуклеоїд: зона, де розташована кільцева молекула ДНК (генетичний матеріал бактерії).
  На відміну від еукаріотів, у бактерій немає справжнього ядра.
• Рибосоми: відповідають за синтез білків.

Додаткові структури:

• Джгутики: допомагають бактеріям рухатися.
• Пілі: короткі вирости для прикріплення до поверхонь або обміну генетичним матеріалом.
• Капсула: слизова оболонка, що захищає від висихання та імунної системи хазяїна.
• Спор: деякі бактерії утворюють спори для виживання в несприятливих умовах.

Форми бактерій

Бактерії мають різні форми, які можна спостерігати під мікроскопом:

• Коки (сферичні): наприклад, стафілококи, стрептококи.
• Палички (бацили): наприклад, кишкова паличка (Escherichia coli).
• Спіралеподібні:
  • Спірили (жорсткі спіралі).
  • Спірохети (гнучкі спіралі).
• Вібріони: зігнуті, схожі на кому (наприклад, холерний вібріон).
• Колонії бактерій можуть утворювати скупчення:
  • диплококи (по 2);
  • стрептококи (ланцюжки);
  • стафілококи (грона).

Життєдіяльність бактерій:

Живлення:
Бактерії можуть бути автотрофами (фотосинтетики та хемосинтетики) або гетеротрофами (сапротрофи, паразити).

Дихання:
Аеробні бактерії використовують кисень для дихання.
Анаеробні бактерії живуть в умовах без кисню та отримують енергію шляхом бродіння або інших безкисневих процесів.

Рух:
Бактерії можуть пересуватися за допомогою джгутиків або слизового руху.
Деякі бактерії реагують на подразники (світло, хімічні речовини) та рухаються у відповідь (таксиси).

Генетичні зміни:
Бактерії здатні до мутацій та горизонтального переносу генів (трансформація, трансдукція, кон’югація), що сприяє їхній адаптації та еволюції.

Розмноження:
Бактерії розмножуються шляхом простого поділу клітини (бінарного поділу).
Деякі бактерії можуть утворювати спори за несприятливих умов, що дозволяє їм виживати в екстремальних умовах. 

Класифікація бактерій за методом Грама (зафарбування за Грамом) базується на відмінностях у будові клітинної стінки.
Цей метод розробив данський учений Ганс Крістіан Грам у 1884 році.
Під час фарбування використовується барвник (кристалічний віолет) та спеціальна обробка.
За результатами бактерії поділяють на дві групи:

• Грампозитивні бактерії: добре утримують барвник і фарбуються у фіолетовий колір. Мають товсту клітинну стінку (20–80 нм), яка складається переважно з пептидоглікану. Зазвичай більш чутливі до антибіотиків, таких як пеніцилін, які руйнують пептидоглікан. Приклади: стафілококи, стрептококи, бацили (наприклад, Bacillus subtilis).

• Грамнегативні бактерії: не фарбуються за Грамом. Мають тонку клітинну стінку (5–10 нм) з пептидоглікану, але зверху вкриті додатковою зовнішньою мембраною з ліпополісахаридами (ЛПС). Зовнішня мембрана робить їх менш проникними для барвників і багатьох антибіотиків, тому вони знебарвлюються при офарбленні за методом Грама (фарбуються у рожевий колір після додаткового фарбування сафраніном). Часто більш стійкі до антибіотиків через зовнішню мембрану, яка діє як бар’єр. Приклади: кишкова паличка (Escherichia coli), сальмонела (Salmonella), вібріони (Vibrio cholerae).

Значення класифікації:

• Допомагає визначити тип бактерії для діагностики інфекцій.
• Впливає на вибір антибіотиків для лікування: грамнегативні бактерії часто потребують спеціальних препаратів через їхню стійкість.

Подивіться, на які бактерії діє один із сучасних антибіотиків.

 Значення бактерій величезне, про це поговоримо наступного уроку.

Що таке пробіотики і пребіотики? 

Пробіотики — це живі мікроорганізми (найчастіше бактерії, такі як лактобактерії чи біфідобактерії), які при потраплянні в організм у достатній кількості позитивно впливають на здоров’я, зокрема нормалізують мікрофлору кишківника.

Пребіотики — це речовини, які не перетравлюються організмом людини, але слугують «їжею» для корисних бактерій у кишківнику, стимулюючи їхній ріст і активність. Найпоширеніші пребіотики — це інулін, фруктоолігосахариди та галактоолігосахариди. Вони містяться в таких продуктах, як цибуля, часник, банани, а також можуть додаватися до спеціальних препаратів.

---

Практична робота: “Культивування бактерій“

Мета роботи: виявити наявність бактерій на різних поверхнях (рук, стола, олівця, монети) та спостерігати за ростом їхніх колоній.

Обладнання та матеріали:

• Агарові чашки Петрі (можна приготувати заздалегідь із желатину або агар-агару).
• Ватні палички (стерильні).
• Вода (стерильна = кип’ячена).
• Рукавички, захисні окуляри (для безпеки).
• Маркер для підпису чашок.
• Інкубатор = йогуртниця (або тепле місце, наприклад, біля батареї, температура 25–30°C).

Хід роботи:

1. Взяття зразків:
   • Учні беруть стерильну ватну паличку, змочують її в стерильній воді.
   • Одну ватну паличку проводять по поверхні (наприклад, немиті руки, стіл, дверна ручка, монета…).
   • Іншу ватну паличку залишають у повітрі на 1–2 хвилини (для збору бактерій із повітря).
   • Обережно наносять зразок на поверхню агару, проводячи паличкою зигзагоподібні рухи.
2. Маркування та інкубація:
   • Підписують чашки (наприклад, «Руки», «Монета», «Повітря»).
   • Закривають чашки й ставлять у тепле місце (25–30°C) на 24–48 годин.
3. Спостереження та аналіз (на наступному уроці):
   • Учні спостерігають за ростом колоній бактерій (не відкриваючи чашки!).
   • Записують результати: кількість колоній, їхній розмір, форма, колір.
   • Порівнюють, де бактерій виявилося найбільше.

Спостереження та облік результатів

1. Спостерігайте за ростом колоній щодня протягом 3-5 днів.
2. Записуйте у зошит зміни, які ви спостерігаєте:
   • кількість колоній;
   • розмір колоній;
   • форма колоній;
   • колір колоній;
   • фотографуйте результати щодня (за можливості).

Підрахунок колоній та аналіз результатів (дивись додаток  внизу👇). 

Аналіз математичних моделей:

1. Графік зростання кількості бактерій

Ось графік, який показує експоненційне зростання кількості бактерій. Він демонструє, як швидко збільшується популяція, якщо подвоєння відбувається кожні 2 години, починаючи з 10 бактерій.

1. Яка була початкова кількість бактерій?
2. Скільки бактерій стало через 2, 4, 6, 8, 10 та 12 годин? (по графіку)
3. Як змінюється швидкість збільшення кількості бактерій з часом?
4. Чому графік спочатку піднімається повільно, а потім стрімко зростає?
5. Уявіть, що умови для розмноження бактерій погіршилися, і вони подвоюються не кожні 2 години, а кожні 4 години. Як це вплине на графік?
6. Що станеться з графіком, якщо початкова кількість бактерій буде не 10, а 20?
7. Як би виглядав графік, якщо бактерії перестануть розмножуватися через 8 годин? (Наприклад, через відсутність поживних речовин).

2. Науковці досліджували кількість бактерій на різних поверхнях у школі

1. Яка поверхня має найбільше бактерій? Чому, на вашу думку?
2. Яка поверхня має найменше бактерій? Що може пояснити цей результат?
3. Чому шкільні парти можуть мати більше бактерій, ніж дверні ручки?
4. Чи можна зробити висновок, що всі бактерії на цих поверхнях шкідливі?
5. Як можна зменшити кількість бактерій на цих поверхнях?
6. Які засоби дезінфекції найефективніші? Чи достатньо просто мити руки?

3. Вплив температури на розмноження бактерій

1. У якому діапазоні температур бактерії розмножуються найшвидше?
   Чому, на вашу думку, це відбувається?
2. Чому при температурах 0°C та 60°C швидкість поділу дорівнює нулю? 
3. Як можна використати ці дані для зберігання продуктів, щоб зменшити ризик псування?

4. Вплив кисню на ріст бактерій

Опис експерименту:

Дві пробірки з однаковою кількістю бактерій (культура Bacillus subtilis) помістили в різні умови:

• Пробірка 1: доступ до кисню (аеробні умови).
• Пробірка 2: без доступу до кисню (анаеробні умови).
  Через 24 години порахували кількість бактерій у кожній пробірці.

Результати:

• Пробірка 1: 10 млн бактерій.
• Пробірка 2: 1 млн бактерій.

1. Як ви можете пояснити різницю в кількості бактерій у двох пробірках?
2. До якого типу за способом дихання належать ці бактерії? Обґрунтуйте.
3. Як можна використати ці дані для боротьби з патогенними бактеріями в медичних умовах?
4. Спрогнозуйте, що могло б статися, якби експеримент проводили з анаеробними бактеріями (наприклад, Clostridium).

5. Залежність швидкості бродіння від концентрації цукру

1. Визначте оптимальну концентрацію цукру для бродіння.
2. Чому при високій концентрації цукру (25%) швидкість бродіння падає (можливі відповіді: осмотичний тиск, пригнічення бактерій).

---

Завдання 1

Мама залишила дві склянки молока: одну в холодильнику (+4°C), іншу на столі при кімнатній температурі (+22°C). Через добу молоко в склянці на столі скисло, а в холодильнику залишилося свіжим.

Запитання по ситуації:

• Чому молоко при кімнатній температурі скисло швидше?
• Яку роль у цьому відіграють бактерії?
• Якби молоко залишили в морозильній камері (-18°C), що б з ним сталося?

Завдання 2

Аналіз інструкцій лікарських препаратів. Відкрийте інструкції антибіотиків і дайте відповіді на запитання.

• Інструкція Амоксиклав
• Інструкція Ванкомицин-Фармекс

Запитання:

• Проти яких бактерій ефективний кожен із препаратів?
• Чому Ванкоміцин вважається антибіотиком вузького спектру дії, а Амоксиклав — широкого?
• При яких захворюваннях призначають кожен препарат?
• Чи є відмінності у хворобах, які лікують цими антибіотиками?

Проаналізувати препарати Дуфалак і  Симбітер – хто із них хто?:

• Інструкція Симбитер-2
• Інструкція Дуфалак

Запитання:

• Які перешкоди мають бактерії в препараті перед тим, як заселити товстий кишківник?
• Чому речовинам легше здійснити свій позитивний вплив? 

---

1. Як бактерії проникають в усі «шпарини» на землі? 
2. Яку форму можуть мати бактерії?
3. Як називається захисний шар, що оточує клітину бактерії?
4. Де знаходиться спадковий матеріал у бактерій?
5. Чим бактерії відрізняються від рослинних і тваринних клітин?
6. Як бактерії розмножуються?
7. Як бактерії отримують енергію?
8. Які бактерії можуть жити без кисню?
9. Що таке капсула в бактерій?
10. Як бактерії можуть виживати в несприятливих умовах?
11. Які структури допомагають бактеріям рухатися?
12. Чим відрізняються грампозитивні та грамнегативні бактерії?
13. Який процес дозволяє бактеріям обмінюватися генетичним матеріалом?
14. Що таке плазміда?
15. Який організм більший вірус чи бактерія? Бактерія чи рослинна клітина? 
16. Підпишіть складники бактерії.

Оцініть свій настрій, обравши відповідну бактерію:

---

1. Заповніть порівняльну таблицю:

Складова клітини	бактеріальна клітина	рослинна клітина	тваринна клітина
Чи є мембрана
Чи є ДНК
Чи є ядро
Чи є немембранні органели
Чи є надмембранний комплекс
Чи є запасні речовини в клітині

2. Розпишіть, як можна захистити від бактерій нашу їжу.
3. Дізнатися про одну корисну та одну шкідливу бактерію, записати їхні назви та функції.
4. Провести дослідження про роль бактерій у певній екосистемі.
5. Чи варто заборонити антибактеріальні засоби в побуті?

---

* Аналіз результатів практичної роботи «Культивування бактерій»

На поверхні агару з’являться видимі колонії бактерій (круглі, різного кольору та розміру).
Найбільше колоній, ймовірно, буде з немитих рук або поверхонь із частим контактом (монети).

Підрахунок колоній та аналіз результатів:

1. Метод прямого підрахунку (для невеликої кількості колоній):
   • Переверніть чашку Петрі дном догори.
   • Поділіть чашку на 4 сектори маркером.
   • Підрахуйте кількість колоній в кожному секторі.
   • Сумуйте результати.
2. Метод квадратів (для великої кількості колоній):
   • Розмістіть під чашкою Петрі міліметровий папір, розділений на квадрати 1×1 см.
   • Підрахуйте колонії в 5-10 випадково вибраних квадратах.
   • Знайдіть середнє значення кількості колоній на квадрат.
   • Помножте це число на загальну кількість квадратів, що покривають площу чашки.
   • Формула: N = (S × n) / s, де:
     • N — загальна кількість колоній;
     • S — площа всієї чашки Петрі (см²);
     • n — середня кількість колоній у вибраних квадратах;
     • s — площа вибраних квадратів (см²).
3. Метод розведень (якщо попередньо були підготовлені різні розведення):
   • Виберіть чашки, де кількість колоній складає 30-300.
   • Підрахуйте колонії.
   • Помножте кількість колоній на коефіцієнт розведення.
   • КУО/мл = Кількість колоній × Фактор розведення

Представлення результатів:

1. Заповніть таблицю результатів:

Джерело зразка	Кількість колоній	Опис колоній (розмір, форма, колір)	Примітки

2. Побудуйте стовпчикову діаграму для порівняння кількості бактерій із різних джерел.
3. Зробіть фотографії чашок Петрі для презентації результатів.

Питання для аналізу та обговорення:

1. Які зразки містили найбільшу кількість бактерій? Чому?
2. Як відрізняються колонії бактерій із різних джерел?
3. Чи спостерігаєте ви різницю між кількістю бактерій до і після миття рук?
4. Які фактори можуть впливати на ріст бактерій?
5. Які заходи гігієни можуть зменшити кількість бактерій на поверхнях?